【摘要】：磷肥生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生大量的廢棄磷石膏,其有效利用成為亟待解決的一大難題。而硫酸鈣晶須作為一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的晶須材料,具有韌性好,強(qiáng)度高,耐高溫和抗腐蝕的優(yōu)良性能,在塑料、陶瓷等領(lǐng)域都已有著廣泛的應(yīng)用�；诹蛩徕}晶須的廣泛需求和磷石膏所面臨的堆存問(wèn)題,以磷石膏為原料生產(chǎn)制備硫酸鈣晶須既可以實(shí)現(xiàn)磷石膏的高值化利用,同時(shí)也能解決磷石膏造成的環(huán)境污染問(wèn)題。為獲取穩(wěn)定且均勻的硫酸鈣晶須,本文著重研究了硫酸鈣晶須制備的影響因素,得到優(yōu)化的工藝條件。再對(duì)制備所得硫酸鈣晶須進(jìn)行表征,以分析得到半水硫酸鈣晶須的定向生長(zhǎng)機(jī)理。探索出一條可實(shí)施的磷石膏凈化工藝。最后,利用凈化所得磷石膏作為原料,在優(yōu)化的工藝條件下,制備出優(yōu)良的硫酸鈣晶須。首先,以二水硫酸鈣為主要原料制備硫酸鈣晶須。探討不同反應(yīng)溫度和不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)硫酸鈣晶須形貌的影響;以最佳反應(yīng)溫度和最佳反應(yīng)時(shí)間作為條件,進(jìn)一步探討晶型助長(zhǎng)劑和晶型穩(wěn)定劑對(duì)硫酸鈣晶須形貌的影響;再通過(guò)對(duì)半水硫酸鈣晶須生長(zhǎng)過(guò)程中各個(gè)階段的產(chǎn)物進(jìn)行分析及表征,得出半水硫酸鈣晶須的生長(zhǎng)機(jī)理。研究結(jié)果表明:在150℃和6h,0.3%氯化鎂助晶劑和0.100%油酸鈉穩(wěn)定劑的反應(yīng)條件下,可得到長(zhǎng)徑比40以上的半水硫酸鈣晶須。其次,對(duì)半水硫酸鈣晶須結(jié)晶過(guò)程中雜質(zhì)的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,分別在原料中添加磷酸與氫氟酸進(jìn)行形貌觀察,確定磷石膏中可溶性磷與鈣離子結(jié)合而降低溶液飽和度而對(duì)晶須的生長(zhǎng)過(guò)程產(chǎn)生影響。研究結(jié)果表明:當(dāng)原料中可溶性磷的添加量達(dá)到1.0%(以原料質(zhì)量計(jì))以上時(shí),難以形成晶須;可溶性氟使得晶須變粗而影響其結(jié)晶和長(zhǎng)徑比,當(dāng)原料中可溶性氟添加量達(dá)到1.2%(以原料質(zhì)量計(jì))以上時(shí),基本難以形成晶須。最后根據(jù)磷石膏成分分析,選擇化學(xué)處理法處理磷石膏,用碳酸氫銨和氨水與磷石膏反應(yīng)以提取硫酸根,用鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)以提取鈣離子,再經(jīng)過(guò)復(fù)分解反應(yīng)重新得到硫酸鈣,研究結(jié)果表明:此方法達(dá)到了較高的回收率,硫酸根轉(zhuǎn)化率可達(dá)到82.66%,鈣離子轉(zhuǎn)化率可達(dá)到98.89%;利用凈化后的磷石膏制備半水硫酸鈣晶須,經(jīng)形貌表征及測(cè)量計(jì)算,得到平均長(zhǎng)徑比50~80的半水硫酸鈣晶須產(chǎn)品,基本實(shí)現(xiàn)了研究目的。
【圖文】：

.2 硫酸鈣晶須硫酸鈣晶須屬于無(wú)機(jī)鹽晶須的一種，是指硫酸鈣的纖維狀單晶體，它具有機(jī)強(qiáng)度好、無(wú)毒、穩(wěn)定、價(jià)廉等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，由于其特點(diǎn)，硫酸鈣晶須常可作為增材料，用于聚氨醋、塑料、橡膠、水泥、陶瓷、造紙、膠粘劑、摩擦材料等領(lǐng)[7]。硫酸鈣晶須是一種纖維狀或針狀的單晶體、其具有均勻的橫截面、完整的外 、完善的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[8]。其纖維狀形態(tài)是由于晶體在軸向和側(cè)面生長(zhǎng)速率的差異成的，晶體的生長(zhǎng)過(guò)程符合 Harlman 和 Perdoek 等[9]提出的周期鏈理論，即須的長(zhǎng)方向?yàn)檠剌S向方向，生長(zhǎng)方式為螺旋錯(cuò)位生長(zhǎng)，有這樣的生長(zhǎng)方式形成的晶，其側(cè)面能量較低，因而側(cè)面生長(zhǎng)緩慢，使得晶須的直徑較小。晶須的尖端或面上露頭螺旋由表面擴(kuò)散供料，晶須的尖端化學(xué)鍵最強(qiáng)能量最高，因而是晶須長(zhǎng)最快的方向。硫酸鈣晶須的軸向(001)面上[SO4]四面體和[CaO8]八面體相互聯(lián)，化學(xué)鍵最強(qiáng)，使得硫酸鈣可以沿軸向生長(zhǎng)而在該方向的生長(zhǎng)而形成晶須。

大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 以硫酸鈣為原料合成硫酸鈣晶須反應(yīng)工藝的3 以硫酸鈣為原料合成硫酸鈣晶須反應(yīng)工藝的研究在水熱環(huán)境中，反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、料漿濃度、攪拌速率及添加劑的種數(shù)量等工藝參數(shù)等都會(huì)對(duì)晶體的成核以及各個(gè)面族的生長(zhǎng)速率產(chǎn)生影響[24][顯著地表現(xiàn)在晶體的形貌變化上。本章實(shí)驗(yàn)中，采用水熱合成法制備硫酸鈣晶須，分別探究了不同反應(yīng)溫度應(yīng)時(shí)間和不同添加劑用量對(duì)于硫酸鈣晶須形貌及平均長(zhǎng)徑比的影響，經(jīng)形貌徑比的結(jié)果分析，得到半水硫酸鈣晶須水熱合成的最佳工藝條件。1 反應(yīng)溫度
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ132.32;O784

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2701424